Xác định các tham số điện từ của động cơ SRM thông qua thực nghiệm

rotor khác và có thể 
là bội số nói trên [1]. 
2.2. Các thông số cơ bản và hình dạng của 
SRM - 1250 kW
Các thông số cơ bản của SRM - 1.250 kW được 
đưa ra trong bảng 1 [3]. 
Bảng 1. Các thông số cơ bản của SRM - 1.250 kW
Các thông số Giá trị
Công suất định mức (kW) 1.250
Số vòng quay định mức (vòng/phút) 190
Điện áp định mức (V) 900
Hiệu suất (%) 96
Đường kính ngoài stator (mm) 2.200
Đường kính rotor (mm) 1.685
Chiều dài của 1 khối (mm) 285
Khe hở không khí (mm) 3
Số pha 3
Số răng stator/rotor 24/16
Số mạch nhánh song song 2
Số cuộn dây trong 1 pha 23
Trên hình 2 là hình dạng kết cấu bên ngoài của 
SRM - 1.250 kW [3].
Hình 2. Hình dạng cấu trúc bên ngoài của máy 
SRM - 1.250 kW
Trong đó:
1 - mặt bích trục đầu ra của máy; 2 - trục đầu ra 
của máy; 3, 9 - ổ bi, gối đỡ; 4 - vỏ stator của máy 
dạng đứng; 5, 7 - hộp dùng để cho đầu vào cáp cấp 
nguồn điện cho máy; 6 - nắp đậy cảm biến nhiệt 
độ; 8 - cảm biến vị trí của rotor; 10 - khớp nối công 
nghệ; 11, 14 - mặt tựa giá đỡ cho ổ bi thứ nhất và 
thứ hai; 12, 16 - mặt tựa thứ nhất và thứ hai cho vỏ 
máy stator; 13 - các lỗ gia công vỏ máy stator; 15 
- bảng điều khiển trên vỏ máy, phía dưới máy với 
nhiều lỗ để thông gió làm mát; 17 - trụ cột dây để di 
chuyển máy; 18 - các lỗ để ghép nối với giá đỡ [3].
3. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CONG ĐẢO CHIỀU TỪ 
HÓA VÀ CÁC CHỈ TIÊU NĔNG LƯỢNG TRONG 
CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA SRM-1250 kW
3.1. Xác định đường cong đảo chiều từ hóa
Để xác định đường cong đảo chiều từ hóa nửa 
pha của máy SRM - 1250 kW ở vị trí đồng trục, 
khi đó 2 cực lồi của stator và rotor nằm ở vị trí mà 
trục của chúng trùng nhau như trên hình 1a. Dạng 
sóng dòng điện và điện áp nửa pha khi bắt đầu 
đóng và cắt nửa pha, giá trị dòng điện I
max 
= 100 A, 
I
max 
= 800 A, trên hình 3 đưa ra biểu đồ dòng điện 
và điện áp khi đóng nửa pha, hình 4 là biểu đồ dòng 
điện và điện áp khi cắt nửa pha với I
max 
= 100 A và 
I
max 
= 800 A. Điểm đặc biệt của dao động lúc đóng 
là khi I
max 
= 800 A ở chỗ giới hạn dòng điện sau hai 
a) b)
7LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 1 (68) 2020
xung ngắn của điện áp dương thì dòng điện vượt 
cao hơn giá trị thiết lập trên của nó dẫn đến khi ngắt 
đồng thời 2 khóa ở mạch lực thì dòng điện chạy qua 
các diod ngược (trong sơ đồ hình cầu của bộ biến 
đổi) và do đó quá trình này tiếp đến nửa pha của 
điện áp âm [4,5]. Thời gian của trạng thái này được 
xác định bởi cách cài đặt trong hệ thống điều khiển 
quá trình đóng lặp lại của khóa IGBT (khoảng thời 
gian 1 ms). Kết quả là dòng điện giảm xuống gần 
300 A và sau đó lại tĕng về giá trị thiết lập của dòng 
điện giới hạn. Đây là sự xác định chu kỳ lặp lại hai 
xung ngắn của điện áp. 
Hình 3. Biểu đồ dao động khi đóng nửa pha với 
dòng điện là 100 A và 800 A
Hình 4. Biểu đồ dao động khi cắt nửa pha với 
dòng điện là 100 A và 800 A
Từ hình 3, khi I
max 
= 100 A tần số đóng cắt cao hơn, 
do sự thiết lập thời gian tĕng lên cùng với sự tĕng 
của dòng điện I
max
, để nhận được biểu đồ của từ 
thông tổng Ψ(I) trên đoạn dòng điện tĕng, ta thực 
hiện tích phân tín hiệu điện áp, khi điều kiện ban 
đầu Ψ0 = 0, với tđ là thời gian đóng:
Đối với đoạn dòng điện giảm, tích phân tương tự 
ta tính toán với giá trị ban đầu Ψ
max
, tích phân đầu 
tiên tại thời điểm dòng điện đạt tới giá trị giới hạn
(2)
Xuất phát từ dạng sóng ban đầu của dòng điện i(t) 
và biểu đồ từ thông Ψ(t) ta xây dựng đồ thị Ψ(I), 
họ đường cong Ψ(I) khi dòng điện thay đổi từ 
100÷800 A đưa ra trên hình 5. Sự thay đổi giá trị 
ban đầu Ψ0 cho mỗi chu kỳ của từ trường, chúng có thể được lồng vào nhau, điều này được hiển thị 
rõ hơn trong hình 6, ở đó tỷ lệ tĕng được thấy rõ 
hơn ở đoạn đầu đường cong đảo chiều từ trường 
của hình 5.
Họ đường cong từ hóa nhận được mang đến một 
trường hợp đặc biệt là từ hóa bởi các dòng điện 
từng phần. Để có được một chu kỳ đảo chiều từ 
hóa toàn phần cần thiết một nguồn điện cấp với sự 
thay đổi điện áp của dòng điện, ví dụ, có thể sử dụng 
một máy biến áp một pha. Khi sử dụng nguồn của 
dòng điện một chiều, có thể sử dụng chuyển mạch 
đầu ra các pha bằng cách thí nghiệm “bật/tắt” các 
pha liên tiếp. 
Hình 5. Họ đường cong đảo chiều từ hóa nửa pha 
khi dòng điện giới hạn xác lập khác nhau
Hình 6. Đoạn đầu họ đường cong đảo chiều từ 
hóa nửa pha khi các dòng điện giới hạn xác lập 
khác nhau
Để đánh giá tổn thất của thép trong quá trình từ hóa 
của một chu kỳ, chúng ta cũng có thể sử dụng công 
thức tính tổn thất từ hóa trong các chu kỳ toàn phần 
và một phần nhận được trước đó trong các nghiên 
cứu các mẫu SRM khác [4÷6]. Nhưng cần lưu ý 
rằng, việc đánh giá tổn thất trước đây đưa ra nhận 
được từ việc xử lý các dữ liệu của họ đường cong 
từ hóa thực nghiệm không thể sử dụng trực tiếp để 
đánh giá tổn thất trong thép khi quá trình đóng - cắt 
pha của SRM, vì ở các phần khác nhau trong mạch 
𝛹𝛹(𝑡𝑡) = 	𝛹𝛹! + (𝑈𝑈"##đ 𝑑𝑑𝑡𝑡	 (1)
𝛹𝛹(𝑡𝑡) = 	𝛹𝛹!"# + (𝑈𝑈$%%đ 𝑑𝑑𝑡𝑡 
8NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 1 (68) 2020
từ sự từ hóa diễn ra ở các chu kỳ và tần số khác 
nhau sẽ khác nhau. Nhưng đánh giá gần đúng thì 
kết quả nhận được là tương đối đơn giản [4÷6]. 
Trên hình 7 đưa ra sự phụ thuộc tổn hao nĕng lượng 
trong chu kỳ đảo chiều từ hóa và từ thông cực đại 
ΔW
th
(Ψ
max
), chúng nhận được khi sự chênh lệch 
giữa nĕng lượng tiêu thụ đóng nửa pha Wđ và nĕng lượng cắt nửa pha W
c
. Đường nét đứt cũng cho 
thấy giá trị gần đúng của sự chênh lệch này. Sự phụ 
thuộc ΔW
th
(Ψ
max
) qui định bởi hàm chức nĕng của 
giá trị cực đại từ thông trong chu trình đảo chiều từ 
hóa. Các tính toán nĕng lượng Wđ, Wc được thực hiện theo công thức (3) và (4), với t
c
 là thời gian cắt. 
Trong trường hợp đầu tiên (công thức 3) tích phân 
thực hiện đến thời điểm Ψ(t) = Ψ
max
, trong trường 
hợp thứ hai (công thức 4) thực hiện đến thời điểm 
U
f
 = 0 khi I
f
 = 0
 (3)
 (4)
Để xác định chính xác hơn các tổn hao trong 
thép theo công thức (3) và (4) thay vào đó U
f
 là 
 (trong đó E
f
 là sức điện động pha), 
tính toán sơ bộ cho thấy rằng sai số trong việc xác 
định Wđ và Wc bỏ qua điện áp rơi trên điện trở tác dụng nửa pha (R
nf
) trong trường hợp này không 
quá 1%.
Hình 7. Sự phụ thuộc tổn hao nĕng lượng trong chu 
kỳ đảo chiều từ hóa ΔW
th
(Ψmax), nĕng lượng tiêu thụ khi đóng Wđ và nĕng lượng khi cắt nửa pha
3.2. Xác định các chỉ tiêu nĕng lượng trong 
các chế độ làm việc và đo công suất tải của 
SRM - 1.250 kW
a. Xác định các chỉ tiêu nĕng lượng trong các 
chế độ làm việc
Khảo sát tín hiệu của chu kỳ đóng cắt nửa pha ở 
tốc độ n = 190 vòng/phút, dạng sóng ban đầu của 
điện áp U
ph
(t) và dòng điện nửa pha i
nf
(t) được biểu 
thị trên hình 8. 
Hình 8. Dạng sóng điện áp và dòng điện trong chu 
kỳ làm việc đóng cắt nửa pha khi n = 190 vòng/phút
Tương tự như các thí nghiệm đóng và cắt nửa pha 
khi rotor đứng yên, xác định biểu đồ Ψ(t) được tính 
theo công thức (1), nhận được biểu đồ Ψ(t) đưa ra 
trên hình 9.
Hình 9. Chu kỳ làm việc đóng - cắt nửa pha khi 
n = 190 vòng/phút
Trên hình 9 ngoài đường cong đảo chiều từ hóa 
nhận được của nửa pha ở đó vị trí rĕng của stator 
và rotor đồng trục Ψđtr(inf), trên đó cũng đưa ra đường cong đảo chiều từ hóa vị trí rĕng của stator 
và rotorở lệch trục Ψ
ltr
(i
nf
). Đồ thị Ψltr đ không trùng với phần ban đầu Ψ(t) của chu kỳ đóng cắt pha và 
đồ thị Ψ
ltrc
 không trùng với Ψltrđ và nằm gần đường 
cong đảo chiều từ hóa của vị trí đồng trục. Điều này 
cũng được chứng minh bằng các quan sát thực tế 
với số vòng quay của rotor sau khi đóng nửa pha 
của khối động cơ dòng điện cũng xuất hiện trong 
nửa pha của khối máy phát [2÷5].
Trong đó các đường: 
Ψđtr - từ thông tại vị trí đồng trục; 
Ψltr đ - từ thông tại vị trí lệch trục khi đóng; 
Ψ
ltr c 
- từ thông tại vị trí lệch trục khi cắt.
Đối với đồ thị thực Ψ
ltr
(i
nf
), ta lấy phần ban đầu của 
sự tĕng dòng điện khi đóng pha trong chu kỳ làm 
việc đóng - cắt pha, khi đó được tính toán khá chính 
xác bởi các đường thẳng . 
Ở đây với L
nf
 - điện cảm nửa 
pha ở vị trí lệch trục.
 ( )ò ×= t
t
f tIUtW
đ
d2/)( fđ
 ( )ò ×= t
t
f tIUtW
c
d2/)( fc
𝐸𝐸! = 𝑈𝑈! − "!#"!$ 
Ψ!"# = 𝐿𝐿$% . 𝑖𝑖$% 𝐿𝐿!" = 1	𝑊𝑊𝑊𝑊200	𝐴𝐴 = 5	𝑚𝑚𝐻𝐻 
9LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 1 (68) 2020
Để xác định công suất đầu vào, đầu ra nửa pha cho 
chế độ làm việc của động cơ. Đồ thị công suất điện 
tức thời (hình 10) được tiêu thụ trên nửa pha được 
tính toán theo công thức: 
 (5)
Nĕng lượng điện nửa pha tính theo công thức 
tương tự công thức (3), nhưng tích phân trong toàn 
bộ chu kỳ đóng - cắt.
 (6)
Tính toán giá trị trung bình pđ nf (t) trong chu kỳ đóng cắt Tđ-c = 19,59 ms, đưa ra công suất điện trong chu kỳ đóng-cắt là Pđ ck = 97,3 kW, còn nhân nó với toàn bộ thời gian chu kỳ đóng cắt Tđ-c đưa ra được nĕng lượng cơ học (W
c
) (trong trường hợp không 
tính tổn hao điện trong cuộn dây và tổn hao trong 
lõi thép).
 (7)
Để tính hao tổn điện, chúng ta tính toán theo đồ thị 
đường cong i2
nf
(t) trong khoảng thời gian Tđ-c, được giá trị hiệu dụng của dòng điện nửa pha I
nf
 = 307 А 
và với R
nf
 = 0,02 Ω, tổn thất công suất điện của nửa 
pha được xác định.
Các tổn thất điện nĕng trong thép được đánh giá 
theo biểu đồ ΔW
th
 (Ψ
max
) (hình 7). Và từ hình 9 thấy 
được với chu kỳ đóng - cắt, Ψ
max
 = 6,58 Wb, cho 
W
th
 = 37,492 J. Điều này tương ứng với tổn thất 
điện nĕng trong thép 
Hình 10. Biểu đồ công suất điện tức thời pđ nf(t) và nĕng lượng điện tức thời Wđ nf(t) với chu kỳ làm việc đóng - cắt nửa pha khi n = 190 vòng/phút
Kết quả là công suất cơ nửa pha (không tính toán 
tổn thất cơ).
(8)
Với điều kiện phân phối tải giữa các nửa pha là 
đồng nhất và sự làm việc của cả ba pha là như 
nhau trong mỗi khối (máy SRM - 1.250 kW có cấu 
tạo gồm hai khối hoàn toàn giống nhau), chúng ta 
tính tổng công suất điện, công suất cơ của máy.
Và hiệu suất: 
Từ đồ thị W đ nf(t) trên hình 10 chúng ta xác định hệ số biến đổi điện - cơ K đc:
Với W đđ - công suất điện khi đóng.
Vì số rĕng của rotor là Z
R
 =16, góc quay của rotor w 
được xác định theo tài liệu [4]. 
Phù hợp với tốc độ quay của rotor:
Giá trị moment quay trên trục được xác định theo 
công thức:
b. Đo công suất tải
Các dao động ban đầu được xem xét trong sự phân 
chia phương pháp để xác định các chỉ số nĕng 
lượng của chế độ vận hành SRM-1.250 kW nhận 
được với sự giúp đỡ của máy tính, module tổng hợp 
nhiều kênh bên ngoài tương tự/số L-CardE14-440.
Chức nĕng của tổ hợp này cho phép ta nhanh 
chóng nhận thông tin về công suất tải trong chế độ 
tải tương hỗ lẫn nhau của các khối SRM (một khối 
làm việc ở chế độ động cơ và khối còn lại làm việc 
ở chế độ máy phát).
Hình 11 đưa ra các biểu đồ về điện áp và dòng 
điện của nửa pha ở n = 190 vòng/phút, một đoạn 
trong đó được gia công, xử lý trên Microsoft Excel 
thành sơ đồ đã đưa ra (hình 6). Chúng được ghi lại 
trong khoảng thời gian 2,83 giây với độ phân giải 
0,015 ms (tần số 66,66 kHz). Giá trị nhận được của 
Pđ ck = 97,17 kW gần với giá trị thu được trước đó là 97,3 kW.
Hình 11. Dạng sóng ban đầu điện áp, 
dòng điện và công suất tức thời nửa pha của máy 
SRM - 1.250 kW khi tốc độ quay 190 vòng/phút
 ( ) ( )titutp nffnf đ. )( ×=
 ( ) ( )òò =×= t
t
t
t
nf ttptiutW
đđ
dd)( nf đ.fnf đ.
KJ ( ) 91,1d)( c-đđ.cknf đ.c
đ
=×== ò -
+
TPttptW
cđ
đ
Tt
t
KJ 91,1d)( c-đđ.cknf đ.c
đ
×ò - TPttpt cđ
đ
Tt
t
∆𝑃𝑃!" = 𝑊𝑊"#𝑇𝑇đ%& = 1,9	𝑘𝑘𝑊𝑊. 
 кВт5,93stđckđ =D-D-= PPPPc
𝑃𝑃đ = 12	𝑃𝑃đ.	$% = 12.97,3 = 1167,5	kW	 𝑃𝑃$ = 12	𝑃𝑃$.	&' = 12.93,5 = 1122	kW	 
 𝜂𝜂 = 𝑃𝑃"𝑃𝑃đ ∙ 100% = 96% 
𝐾𝐾đ" = 𝑊𝑊"𝑊𝑊đđ = 1,92,685 = 0,71 
𝜔𝜔 = 2𝜋𝜋16 ∙ 𝑇𝑇đ"# = 19,6	𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟/𝑠𝑠	 
 𝑛𝑛 = 30 ∙ 𝜔𝜔𝜋𝜋 = 190	vòng/phút 
𝑀𝑀 = 𝑃𝑃!ơ𝜔𝜔 = 112219,6 = 57,25	kN.m 
10
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 1 (68) 2020
THÔNG TIN TÁC GIẢ
4. KẾT LUẬN
Thực nghiệm chứng minh rằng có thể xác định các 
tham số cơ bản của máy điện từ kháng SRM thông 
qua các đặc tính của biểu đồ thực nghiệm kết hợp 
các công thức toán học. 
Kết quả thực nghiệm đánh giá chính xác các 
tham số cơ bản cho máy điện từ kháng công suất 
1.250 kW như dòng điện, điện áp, từ thông, công 
suất điện, công suất cơ từ đó tìm được hiệu suất 
của máy SRM - 1.250 kW. Thực nghiệm còn xác 
định sự phụ thuộc của tổn thất nĕng lượng trong 
chu kỳ đảo chiều từ hóa và từ thông
 ΔW
st
 (Ψ
max
), 
nĕng lượng khi đóng Wđ và khi cắt pha Wc.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phạm Công Tảo, Nguyễn Phương Tỵ, Phạm 
Thị Hoan (2017), Mô hình hệ thống máy phát 
SRG- điezen, Tạp chí nghiên cứu khoa học 
Đại học Sao Đỏ. Số 4(59). Trang 13-20.
[2] Alechxay Petrovich Temirev, Gennady 
Konstantinovich Ptakh, Alexander 
Vladimirovich Anisimov (2009), Triển vọng 
phát triển của máy điện từ kháng tại các 
nhà máy khai thác và chế biến của công ty 
Alrosa, Tạp chí Cơ điện. Số 2. Trang 42-50.
[3] Alechxay Petrovich Temirev, Andrey 
Arkadevich Tsvetkov, Phạm Công Tảo 
(2016), Động cơ điện từ kháng 1.250 kW-187 
vòng/phút, Phát minh sáng chế số 99654 
của Liên bang Nga, đĕng ký nhà nước ngày 
16/8/2016.
[4] Gennady Konstantinovich Ptakh (2015), Máy 
điện từ kháng công suất trung bình và công 
suất lớn thí nghiệm trong và ngoài nước, Tạp 
chí Khoa học điện tử. Số 3. Trang 23-33.
[5] Alexey Sergeevich Tsvetkov, Vasily Ivanovich 
Kiselev (2014), Máy điện từ kháng cho các 
nhà máy khai thác và chế biến của công ty 
"Alrosa", Hội thảo hệ thống cơ điện thông 
minh và tổ hợp, trường Đại học Bách khoa 
Miền Nam Liên bang Nga mang tên M.I 
Platov. Novocherkassk ngày 10-12 tháng 
6/2014. Trang 70-76.
[6] Phạm Công Tảo, Alechxay Petrovich Temirev 
(2018), Phương pháp xác định các thông số 
của máy điện từ kháng công suất cao, Tạp 
chí Điện tử công suất thực nghiệm. Số 3 
(71). Trang 16-20.
[7] Nguyễn Phùng Quang, Động cơ từ kháng 
và triển vọng ứng dụng các hệ thống 
Machatronics,https://drive.google.com/file/d/
1ScMits_7NlyQWPPEMJOKdJ1U2tSQ7hpi/
view, cập nhật ngày 20/01/2020
Phạm Công Tảo
- Tóm tắt quá trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp và chương trình đào tạo, 
nghiên cứu):
+ Nĕm 2003: Tốt nghiệp Đại học ngành Điện công nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp 1
+ Nĕm 2009: Tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Kỹ thuật đo lường và điều khiển tự động, Trường 
Đại học Bách khoa Hà Nội
+ Nĕm 2020: Tốt nghiệp Tiến sĩ ngành Các tổ hợp và Hệ thống kỹ thuật điện, Trường Đại 
học Bách khoa Miền Nam Liên bang Nga
- Tóm tắt công việc hiện tại: Giảng viên, khoa Điện, Trường Đại học Sao Đỏ
- Lĩnh vực quan tâm: Kỹ thuật điện, hệ thống điện, điện tự động hóa
- Email: tao.phamcong@gmail.com
- Điện thoại: 0336791663